染料化学及染色
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第八节 各种常用的染料中间体

一、苯系主要中间体

1.水杨酸的合成

向苯酚钠盐的水溶液中通入二氧化碳,并加热,可以生成邻羧基苯酚的钠盐,酸化后制得水杨酸。可以表示如下:

2.芳甲烷中间体的合成

芳胺与醛类的缩合反应可以合成二芳甲烷和三芳甲烷的中间体。N, N-二甲基甲胺与苯甲醛和甲醛反应,可以合成三芳甲烷类和二芳甲烷类的中间体,可以表示如下:

3.米氏酮中间体的合成

N, N-二甲苯胺与光气缩合可以合成米氏酮类中间体。可以表示如下:

4.3 -羟基吲哚的合成

3-羟基吲哚是合成靛蓝还原染料最重要的中间体,其合成过程可以表示如下:

5.1 -苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的合成

苯胺重氮化后变成重氮盐,重氮盐还原后变成苯肼,苯肼再与乙酰乙酸乙酯经过脱水、脱氨环化就可以制得1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮。吡唑啉酮是合成黄色偶氮类酸性染料和活性染料重要的中间体,化学稳定高,耐日晒色牢度较好。其合成过程可以表示如下:

6.苯并噻唑及2-氨基苯并噻唑的合成

2mol的对甲苯胺与1mol的硫在碳酸钠存在的条件下加热,就可以制得苯并噻唑。可以表示如下:

苯基硫脲和氯化亚砜可以合成2-氨基苯并噻唑。表示如下:

苯并噻唑和2-氨基苯并噻唑都是合成直接染料常用的中间体。

7.4 ,4′-二氨基二苯乙烯-2,2′-二磺酸以及4,4′-二氨基二苯乙烯3,3′-二磺酸的合成

这两种都属于二苯乙烯结构。其中4,4ˊ-二氨基二苯乙烯-2,2ˊ-二磺酸简称DSD酸。它们都是采用两分子对硝基甲苯的磺酸基衍生物氧化脱氢之后,再还原得到的。它是合成二偶氮或多偶氮类直接染料常用的二次重氮组分。

4,4ˊ-二氨基二苯乙烯-2,2ˊ-二磺酸的合成过程可以表示如下:

4,4ˊ-二氨基二苯乙烯-3,3ˊ-二磺酸是将对甲基硝基苯及其衍生物在加有次氯酸钠的稀烧碱溶液中加热,使两个甲基之间发生缩合之后再还原得到。可以表示如下:

二、萘系主要中间体

1.邻苯二甲酸酐的合成

在五氧化二钒作为催化剂加热的情况下,萘可以氧化变成邻苯二甲酸酐。可以表示如下:

邻苯二甲酸酐主要用来合成蒽醌及其衍生物。

2.各种萘系衍生物及其合成

各种萘系衍生物是合成染料的重要中间体。其中萘酚磺酸类、萘胺磺酸类以及氨基萘酚磺酸类都是合成偶氮染料最重要的中间体。常见的萘酚磺酸类、萘胺磺酸类以及氨基萘酚磺酸类如下所示。

(1)萘酚磺酸类。萘酚磺酸类主要用作合成偶氮染料的偶合组分。主要结构如下:

(2)萘胺磺酸类。萘胺磺酸类主要用作合成偶氮染料的偶合组分。主要的结构如下:

(3)氨基萘酚磺酸类。氨基萘酚磺酸类是合成偶氮染料常用的偶合组分。有的可以作为二次偶合组分,偶合两次,可以合成双偶氮染料,有的只能作为一次偶合组分。主要的结构如下:

常用的氨基萘酚磺酸类的合成如下:

H酸的合成如下:

H酸一般用来合成红色的单偶氮酸性染料或二偶氮酸性染料常用的中间体。

γ酸的合成如下:

J酸的合成如下:

另外,2分子的J酸发生烃氨基化反应可以合成双J酸;2分子的J酸与光气作用发生二次N-酰化反应可以合成猩红酸。双J酸和猩红酸都是合成二偶氮或多偶氮直接染料常用的二次偶合组分。

三、蒽醌系主要中间体

蒽醌是合成分散染料、活性染料尤其是还原染料重要的中间体,其中尤以深色品种更为重要。

1.蒽醌的合成

蒽醌可以由萘氧化生成邻苯二甲酸酐后,再合成蒽醌,也可以由蒽采用五氧化二钒氧化得到蒽醌。可以表示如下:

2.从蒽醌磺酸出发的转换反应

蒽醌磺酸可以转化为氨基蒽醌、氯代蒽醌以及羟基蒽醌等。可以表示如下:

3.从蒽醌卤代物和硝基化合物出发的转换反应

氯代蒽醌和硝基蒽醌可以转化为氨基蒽醌。表示如下:

4.1,4-二羟基蒽醌和1,4-二氨基蒽醌的合成

1,4-二羟基蒽醌是用邻苯二甲酸酐与对二羟基苯酚先发生开键亲核加成,再脱水闭环合成的。1,4-二氨基蒽醌可以由1,4-二羟基蒽醌转化而制得。上述合成过程可以表示如下:

5.1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸的合成

1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸简称溴胺酸。溴胺酸是合成酸性染料和活性染料常用的中间体。其合成过程可以表示如下:

6.1-氨基-2,4-二溴蒽醌的合成

1-氨基-2,4-二溴蒽醌主要用于合成分散染料和酸性染料。其合成过程可以表示如下:

7.苯绕蒽酮的合成

苯绕蒽酮是合成稠环酮类还原染料重要的中间体。它是通过蒽醌在甘油、浓硫酸中加入铁屑等还原剂合成的。蒽醌先被还原为蒽酮,甘油脱水生成丙烯醛,两者发生缩合、闭环生成苯绕蒽酮。其合成过程可以表示如下:

四、其他系主要中间体

三聚氯氰是合成活性染料和直接耐晒染料常用的中间体,X型和K型活性染料的活性基就是用三聚氯氰和酸性染料或相对分子质量小的直接染料缩合而成的。它提高了活性染料与纤维中有关官能团发生反应的活性。同时含有三聚氯氰结构的直接染料,耐晒性能优良,而且它也是合成直接耐晒染料的一个重要中间体。三聚氯氰是将氯气通入氢氰酸溶液中,生成氯化氰,3分子的氯化氰在加热加压的情况下开键闭环合成的。其合成过程可以表示如下:

练习题

一、简答题

1.哪些反应常用来合成染料的中间体?

2.简述在苯、萘和蒽醌磺化反应中的定位效应。

3.简述在苯、萘和蒽醌硝化反应中的定位效应。

4.简述如何在苯、萘和蒽醌环上引入氨基。

5.简述如何在苯、萘和蒽醌环上引入羟基。

二、以苯、甲苯、萘以及蒽醌为原料合成下列染料中间体。

三、思考题

从染料合成和应用的角度论述染料分子中引入磺酸基、硝基、卤基、氨基、烷氨基、酰氨基、烷氧基等基团的目的。